概述
无论对于传统有人航空器还是低空经济下的无人驾驶航空器，航空交通监视系统是确保空域安全、高效运行的关键组成部分。
目前，二次雷达（Secondary Surveillance Radar, SSR）和广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B）是航空业最常用的两种监视技术。
本文通过详细对比二次雷达与ADS-B的技术特点、工作原理及应用场景，探讨二者在现代空域管理中的作用，并展望对航空监视技术未来发展。
技术简介
二次雷达（SSR）
二次雷达是一种主动式航空监视技术，广泛应用于地面空中交通管制（ATC）系统。与传统的一次雷达（Primary Surveillance Radar, PSR）不同，二次雷达通过飞机上的应答机（Transponder）与地面设备进行信息交互，从而提供更精确的监视数据。
特点是“问了才答，不问不答”。
工作频段：二次雷达主要使用1030 MHz（询问信号）和1090 MHz（应答信号）频率。
模式：二次雷达系统常用的模式包括：
模式A/C：提供飞机身份和高度信息。
模式S：一种改进模式，增加数据容量和抗干扰能力，可以实现点对点通信。
ADS-B
ADS-B是一种基于卫星导航和广播通信的被动监视技术。飞机通过机载系统自主生成位置信息并以广播形式发送到地面站和其他飞机，从而实现监视功能。
特点是“自动报备”。
工作频段：ADS-B使用1090 MHz（Out模式）或978 MHz（在某些低空域的美国应用，国内不用的）。
信号内容：包括飞机识别码、位置、速度、航向、爬升/下降率等飞行动态数据。
工作原理
二次雷达的工作原理
二次雷达依靠地面询问机和飞机应答机之间的主动通信实现监视。
- 地面询问机发送1030 MHz的询问信号，覆盖指定空域。
- 装有应答机的飞机接收到信号后，自动发送1090 MHz的应答信号。
- 地面站通过接收应答信号，结合时间差和方向信息计算出飞机的位置、高度和身份。
ADS-B的工作原理
ADS-B通过机载导航设备和广播系统实现信息传递。
- 飞机通过机载GPS系统生成精确的位置信息。
- ADS-B Out系统将信息广播到地面站和邻近飞机，无需地面设备主动询问。
- 地面接收站和其他飞机通过ADS-B In功能接收广播信息，实现空域监视和态势感知。
技术对比
1.数据源
二次雷达：数据来源于地面站主动询问，依赖地面设备的覆盖范围。
ADS-B：数据由机载设备生成，依赖于卫星导航，独立于地面设施。
2.数据内容
二次雷达：提供飞机的位置、高度和基本识别信息。
ADS-B：除了位置、高度、识别信息，还包括航向、速度、垂直速率等动态参数。
3.精度
二次雷达：精度较高，但受雷达波束宽度限制，在边界区域可能出现误差。
ADS-B：由于使用卫星导航数据，位置精度显著优于二次雷达，可达数米范围。
4.更新频率
二次雷达：更新频率受雷达扫描速度限制，一般为每5至12秒一次。
ADS-B：广播频率通常为每秒1次或更高，实时性更强。
5.系统复杂性
二次雷达：需要地面站主动询问，系统设计复杂，维护成本较高。
ADS-B：依赖机载设备自动广播，无需地面主动干预，系统简单，成本低。
6.抗干扰能力
二次雷达：由于采用定向波束和点对点通信，抗干扰能力较强，但仍可能受地面信号重叠影响。
ADS-B：广播信号易受干扰和篡改，安全性需要通过加密等技术进一步加强。
7.空域覆盖范围
二次雷达：覆盖范围有限，一般在250至450公里内，适用于中低空。
ADS-B：由于依赖GPS，所以覆盖范围全球化，适用于海洋、极地等传统雷达盲区。
应用场景分析
1.二次雷达的主要应用场景
地面空中交通管制：二次雷达是当前机场塔台和区域管制的主流监视工具。
中低空区域监视：在高密度航路中，二次雷达通过快速扫描实现高效流量管理。
军用航空：由于具备主动询问功能，二次雷达适合军用领域的目标识别。
2.ADS-B的主要应用场景
远程和海洋监视：ADS-B可填补二次雷达无法覆盖的海洋和极地空域。
增强态势感知：ADS-B In为飞机提供周边飞行态势数据，支持飞行员的决策。
无人机管理：ADS-B是未来无人机交通管理（UTM）系统的重要组成部分。
优缺点对比
| 技术 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 二次雷达 | 1.成熟可靠，已广泛部署。 | 1.需要昂贵的地面设备，部署成本高。 |
| 2.抗干扰能力强，安全性高。 | 2.空域覆盖范围有限，难以覆盖海洋和极地空域。 | |
| 3.可用于军民两用场景，支持目标识别。 | 3.更新频率低，实时性较差。 | |
| ADS-B | 1.精度高，可全球覆盖，适应性强。 | 1.广播信号易被干扰或篡改，存在安全隐患 |
| 2.系统简单，成本较低，特别时候远程空域监视。 | 2.过于依赖卫星导航，若GPS信号受阻会影响性能。 | |
| 3.实时性高，为态势感知提供丰富的数据支持。 | 3.在传统管制区可能存在设备冗余问题。 |
未来发展趋势
1.二次雷达的发展方向
数字化升级：通过改进模式S和数据链技术，提升数据传输效率和信息容量。
与其他系统整合：在综合空管系统中，与一次雷达和ADS-B协同工作，弥补覆盖和精度的不足。
2.ADS-B的发展方向
信号加密与验证：为应对干扰和篡改风险，未来ADS-B信号需要加强安全性。
全球统一标准化：推动全球航空组织（如ICAO）制定统一的ADS-B技术规范。
无人机融合应用：在低空空域管理中，ADS-B将成为无人机与有人机共存的关键技术。
总而言之
二次雷达和ADS-B作为航空监视技术的两大支柱，各有优势和适用场景。二次雷达以其可靠性和抗干扰能力在传统空域管制中占据主导地位，而ADS-B则以高精度和广覆盖适应现代化航空需求。
未来，二者将在综合空管系统中互为补充，共同推动航空安全与效率的提升。
